康杰中学2012—2013学年度第二学期期中考试

高二物理试题

2013.4

本卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分．满分100分，时间90分钟

第Ⅰ卷(选择题　共40分)

一、选择题(共10小题，每小题4分，共40分，在每小题给出的四个选项中，有些小题只有一个选项符合题目要求，有些小题有多个选项符合题目要求，全部选对的得4分，选不全的得2分，有选错或不答的得0分)

1. 霍尔元件能转换哪两个量(　　)

A. 把温度这个热学量转换为电阻这个电学量

B. 把磁感应强度这个磁学量转换为电压这个电学量

C. 把力转换为电压这个电学量

D. 把光照强弱这个光学量转换为电阻这个电学量

2. 如下图所示是一交变电流的i－t图象，则该交变电流的有效值为(　　)

A．4A　　　　

B．2A

C. A

D .A

3．如图所示，电阻R和线圈自感系数L的值都较大，电感线圈的直流电阻不计，A、B是两只完全相同的灯泡，当开关S闭合时，电路可能出现的情况是(　　)

A． A、B一起亮，然后B熄灭

B．A比B先亮，然后A熄灭　

C．A、B一起亮，然后A熄灭

D．B比A先亮，然后B熄灭

4．两个带有中心轴的金属圆圈a和b，其上都有多根辐向金属条，现用两根金属导线分别将它们的中心轴与对方的边缘接触，整套装置处于垂直纸面向里的匀强磁场中，如下图所示，不计一切摩擦．若圆圈a在外力作用下以恒定的角速度ω逆时针转动时，则圆圈b的转动情况是(　　)

A．顺时针转动

B．逆时针转动

C．圆圈b的角速度等于圆圈a的角速度ω

D．圆圈b的角速度大于圆圈a的角速度ω

5．随着社会经济的发展，人们对能源的需求也日益扩大，节能变得越来越重要．某发电厂采用升压变压器向某一特定用户供电，用户通过降压变压器用电，若发电厂输出电压为U1，输电导线总电阻为R，在某一时段用户需求的电功率为P0，用户的用电器正常工作的电压为U2.在满足用户正常用电的情况下，下列说法正确的是(　　)

A．输电线上损耗的功率为

B．若要减少输电线上损耗的功率可以采用更高的电压输电

C．输电线上损耗的功率为

D．采用更高的电压输电会降低输电效率

6．如图所示，有一个等腰直角三角形的匀强磁场区域．直角边长为L，磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外，一边长为L、总电阻R的正方形闭合导线框abcd，从图示位置开始沿x轴正方向以速度v垂直磁场匀速穿过磁场区．取电流沿a→b→c→d→a的方向为正，则图中表示线框中感应电流i随位移x变化的图象正确的是(　　)

7．如下图所示，光滑足够长导轨倾斜放置，下端连一灯泡，匀强磁场垂直于导轨平面，当金属棒ab沿导轨下滑到稳定状态时，灯泡的电功率为P，导轨及金属棒电阻不计，要使灯泡在棒稳定运动状态下的电功率为2P，则应(　　)

A．将导轨间距变为原来的倍

B．换一电阻减半的灯泡

C．换一质量为原来倍的金属棒

D．将磁场磁感应强度B加倍

8．如下图，水平桌面上一个面积为S的圆形金属框置于匀强磁场中，线框平面与磁场垂直，磁感应强度B1随时间t的变化关系如图(1)所示.0至1s内磁场方向垂直线框平面向下. 圆形金属框与一个水平的平行金属导轨相连接，导轨上放置一根导体棒，导体棒的长为L，电阻为R，且与导轨接触良好，导体棒处于另一匀强磁场中，其磁感应强度恒为B2，方向垂直导轨平面向下，如图(2)所示．若导体棒始终保持静止，则其所受的静摩擦力f随时间变化的图象是下图中的(设向右为静摩擦力的正方向)哪一个(　　)

9．如下图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为4:1，电压表和电流表均为理想电表，原线圈接如图乙所示的正弦交流电，图中Rt为NTC型热敏电阻(阻值随温度的升高而减小)，R1为定值电阻，下列说法正确的是(　　)

A．变压器原、副线圈中的电流之比随Rt处温度的变化而变化

B．交流电压u的表达式u＝36sin100πt

C．Rt处温度升高时，电压表和电流表的示数均变大

D．Rt处温度升高时，变压器原线圈的输入功率变大

10．两根相距L的足够长的金属直角导轨如下图所示放置，它们各有一边在同一水平面内，另一边垂直于水平面．质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ，导轨电阻不计，回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B，方向竖直向上的匀强磁场中．当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度V1沿导轨匀速运动时，cd杆也正好以速度V2向下匀速运动．重力加速度为g.以下说法正确的是(　　)

A．cd杆所受摩擦力为零

B． ab杆所受拉力F的大小为μmg＋

C．回路中的电流强度为

D．μ与V1大小的关系为μ＝

第Ⅱ卷(非选择题　共60分)

二、填空题(共4小题，共16分．每空2分，把答案直接填在横线上)

11． 电动机的自动控制电路如图所示，其中RH为热敏电阻，RL为光敏电阻．当温度升高时，RH的阻值远小于R1；当光照射RL时，其阻值远小于R2，为使电动机在温度升高或受到光照时能自动启动，电路中虚线框内应选________门逻辑电路；若要在光线较暗时电动机即可启动，可以________R2的阻值(填“增大”或“减小”).

12. 如图所示,线圈内有理想边界的磁场,当磁感应强度均匀增加时,有一带电粒子静止于水平放置的平行板电容器中间,则此粒子电性是 ,若增大磁感应强度的变化率,则带电粒子将 (填“向上运动”“向下运动”或静止”)

13．如图所示，水平面中的平行导轨P、Q相距L，它们的右端与电容为C的电容器的两极板分别相连，直导线ab放在P、Q上与导轨垂直相交并且沿导轨滑动，磁感应强度为B的匀强磁场竖直向下穿过导轨面。闭合开关S，若发现与导轨P相连的电容器极板上带负电荷，则ab向______沿导轨滑动(填“左”、“右”)；如电容器的带电荷量为q，则ab滑动的速度v＝______。

14. 如图所示，从匀强磁场中把不发生形变的矩形线圈匀速拉出磁场区，如果两次拉出的速度之比为1∶2，则两次线圈发热之比Q1∶Q2= 、通过线圈截面的电量q1∶q2= .

三、计算题(共4小题，44分．解答应写出必要的文字说明、方程式和重要演算步骤，只写出最后答案不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)

15．(10分)如图所示，两光滑金属导轨，间距d＝0.2m，在桌面上的部分是水平的，处在磁感应强度B＝0.1T、方向竖直向下的有界磁场中，电阻R＝3Ω，桌面高H＝0.8m，金属杆ab质量m＝0.2kg、电阻r＝1Ω，在导轨上距桌面h＝0.2m高处由静止释放，落地点距桌面左边缘的水平距离s＝0.4m，g＝10m/s2，求：

(1)金属杆刚进入磁场时，R上的电流大小和方向；

(2)整个过程中R上放出的热量．

16．(10分) 某村在距村庄较远的地方修建了一座小型水电站，发电机输出功率为9kW，输出电压为500V，输电线的总电阻为 ，允许线路损耗的功率为输出功率的4%，求：

（1）用户需要220V电压时，所用升压变压器和降压变压器的原、副线圈的匝数比各为多少？（不计变压器的损耗）

（2）若不用变压器而由发电机直接输送，用户最后能得到的电功率是多少？

17．(12分)如图甲所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内存在着与线圈平面垂直的均匀分布的磁场．已知线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝1.0Ω，所围成矩形的面积S＝0.040m2，小灯泡的电阻R＝9.0Ω，磁场的磁感应强度按如图乙所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值表达式为e＝nBmScos(t) ，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期．不计灯丝电阻随温度的变化，求：

(1)线圈中产生的感应电动势的最大值；

(2)小灯泡消耗的电功率；

(3)在磁感应强度变化的0～的时间内，通过小灯泡的电荷量．

18．（12分）如图甲所示，水平虚面PQ上方两侧有对称的范围足够大的匀强磁场，磁场方向分别水平向左和水平向右，磁感应强度大小均为B0＝2 T．用金属条制成的闭合正方形框aa′b′b边长L＝0.5 m，质量m＝0.3 kg，电阻R＝1 Ω.现让金属框平面水平，aa′边、bb′边分别位于左、右两边的磁场中，且与磁场方向垂直，金属框由静止开始下落，其平面在下落过程中始终保持水平，当金属框下落至PQ前一瞬间，加速度恰好为零．以金属框下落至PQ为计时起点，PQ下方加一范围足够大的竖直向下的磁场，磁感应强度B与时间t之间的关系图象如图乙所示．不计空气阻力及金属框的形变，g取10 m/s2.求：

(1)金属框经过PQ位置时的速度大小；

(2)金属框越过PQ后2 s内下落的距离；

(3)金属框越过PQ后2 s内产生的焦耳热．

高二物理参考答案

一、选择题：（共40分）

1—5 B D C A B 6---10 C C A BD BD

二、填空题;（每空2分，共16分）

11. 或　增大 12. 负 ,向上运动 13. 左，
14. Q1∶Q2＝1∶2，q1∶q2＝1∶1

三、计算题：（44分）

15.（10分） 答案：(1)0.01A；a―→b　(2)0.225J

解析：(1)ab棒刚进入磁场的瞬间，速率为v，

由机械能守恒定律得mgh＝mv2，v＝＝2m/s

此时感应电动势E＝Bdv＝0.1×0.2×2V＝0.04V

I＝＝A＝0.01A

方向：棒中由a―→b

(2)金属杆平抛初速度为v′，则有s＝v′，v′＝＝1m/s

由能量守恒，有Q＝mgh－mv′2＝(0.2×10×0.2－×0.2×12)J＝0.3J

R放出的热量QR＝·R＝×3J＝0.225J

16.(10分) （1）升压之前的电流为9000÷500＝18A 线路损耗的功率为输出功率的4%，即为360W ∵电阻为10Ω，∴升压后电流为6A

∴升压变压器原副线圈的匝数比为1∶3

用电器功率为8640W，电压为220V

∴降压后电流为39.27A

∴降压变压器原副线圈的匝数比为72∶11

（2）电流为9000/500＝18A，线路消耗电压为18×10＝180V，消耗功率为182×10＝3240W

∴村民得到的功率为5760W

17．（12分）答案：(1)8.0V　(2)2.88W　(3)4.0×10－3C

解析：(1)由图象知，线圈中产生的交变电流的周期T＝3.14×10－2s，

所以:Em＝nBmSω＝＝8.0V

(2)电流的最大值Im＝＝0.80A

有效值I＝＝A 小灯泡消耗的电功率P＝I2R＝2.88W

(3)在0～时间内，电动势的平均值＝

平均电流＝＝

通过灯泡的电荷量Q＝Δt＝＝4.0×10－3C:

18.（12分）

(1)0.75 m/s　(2)21.5 m　(3)0.5 J

[解析] (1)当金属框的加速度恰好为零时，受到的安培力与重力平衡

F1安＝mg，

F1安＝2B0I1L，

I1＝

解得v＝＝0.75 m/s

(2)经分析知金属框进入PQ下方后做竖直下抛运动．

设2 s内下落的距离为h，则h＝vt＋gt2

解得h＝21.5 m.

(3)设金属框在PQ下方磁场中运动时产生的感应电流为I，感应电动势为E,2 s内产生的焦耳热为Q.

由法拉第电磁感应定律E＝L2

I＝

由图象得＝2 T/s，

2 s内产生的焦耳热Q＝I2Rt＝0.5 J